持續施用專用有機肥對鹽堿地薄荷生長的影響

陳壯壯，隋學圃，趙春，韓金龍，王志芬，賈毅，呂國良

(1.東營職業學院，山東 東營 257091；2.山東省農業科學院農產品研究所/農業農村部新食品資源加工重點實驗室，山東 濟南 250100；3.東營菇健生物科技有限公司，山東 東營 257000；4. 東營富悅生態農業有限公司，山東 東營 257000)

鹽堿地改良是一個漫長而巨大的工程。減少土壤鹽害、降低地下水影響、改良作物耐鹽堿特性是治理鹽堿地的關鍵[1-4]。其中包括工程技術、化學技術、生物技術和綜合改良技術等[5, 6]。工程技術主要是建溝埋管、大水洗鹽[7]，可以有效減少土壤中多余鹽分，但是會造成土壤水溶性養分的大量流失，并且對地下水位高的地區持續性較差，在干旱缺水地區推廣性欠佳；化學技術主要在鹽堿地中施入土壤改良劑以有效控鹽控堿，但成本較高，不同地域間由于其成分不同，土壤改良劑易出現水土不服的情況[8, 9]；生物改良技術是通過種植耐鹽堿作物，或者加入抗鹽堿微生物，增加土壤活性，固定土壤鹽分從而達到持續的防治效果，同時能產生一定的經濟效益，是當前公認比較環保和經濟的改良方式[5, 10, 11]。

在鹽堿地上種植耐鹽堿作物，不僅可以吸收土壤中的鹽分，降低土壤pH值，同時也提高土壤利用效率及活化土壤，提升土地生產力水平[4, 12]。中草藥中的活性成分主要是生物堿和一些次生代謝產物。在鹽堿地上種植耐鹽堿中草藥不僅可以利用中草藥耐鹽堿的特性，同時也可以刺激作物次生代謝水平，提升中草藥品質和產量[13]。但是，鹽堿地中草藥種植需要選擇合適的中草藥作物和合適的方法[14-16]。

鹽堿地不僅鹽分含量高，且各類無機鹽含量豐富，耐鹽堿中草藥高效利用這些無機鹽是種植中草藥治理鹽堿地的關鍵。中草藥在吸收無機鹽的同時，也需要有機質的供給。土壤有機質缺乏，會導致植物對土壤中鹽分吸收率降低，植株生長緩慢，品質降低[17]。鹽堿地長期施用有機肥可增加土壤碳含量，改善土壤理化性狀，促進中草藥生長，進而增加經濟效益[18]。本試驗選擇薄荷為耐鹽堿材料，采用薄荷與皂角間作模式，在鹽堿地上持續3年施入不同用量的中草藥專用有機肥，定期監測薄荷生長情況和對鹽堿地改良的效果，為鹽堿地種植薄荷提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗在山東省東營市東營職業學院中草藥試驗田進行。土壤堿性，含鹽量2.87 g/kg，pH值8.64，有機質5.06 g/kg，堿解氮37.6 mg/kg，有效磷1.02 mg/kg，速效鉀30.3 mg/kg。中草藥專用有機肥由山東省農業科學院研發 (專利申請號：2017102498034)，其主要組分：菌渣85%～90%、麥麩3%～5%、天然殺蟲組分2%～5%、凹凸棒土3%～5%、磷酸二氫鉀0.5%～1%、尿素0.5%～1%、石灰1%～2%；化肥為金正大生產的氮磷鉀復合肥(N-P2O5-K2O=15-15-15)。薄荷品種為安徽亳州品種‘阜油1號’。

1.2 試驗設計及方法

2017—2019年連續3年進行基施不同用量中草藥專用有機肥試驗。共設8個處理，分別為空白(CK，不施肥)；1 t專用有機肥(666.7m2用量，下同)；2 t專用有機肥；4 t專用有機肥；6 t專用有機肥；8 t專用有機肥；10 t專用有機肥；80 kg氮磷鉀復合肥。不同處理組間起壟隔開，重復3次。小區面積為222.3 m2。所有處理其他田間管理均保持一致。薄荷小區和皂角小區相間，薄荷為2017年種植，株行距均為5 cm， 2018年和2019年春季對薄荷進行深耕間苗以減少出苗量。深耕寬20 cm，深25～30 cm。

1.3 測定指標及方法

薄荷株高、莖圍、葉面積、鮮重和干重等農藝性狀是衡量薄荷產量的重要生長指標[19]。分別在2019年4、5、6月對薄荷農藝性狀進行調查。7月4日收獲測產，測定薄荷鮮重、干重及薄荷油含量。每處理各選取3個測產點，每個點面積為10 m2(寬1 m、長10 m)，稱量樣方內薄荷鮮重，取平均值，折算666.7m2鮮薄荷產量。每個點內稱取鮮薄荷2 kg，于烘箱中105℃殺青1 h后,在80℃烘箱內烘干至恒重。每個樣方測定3個重復，計算平均干重，折算666.7m2干薄荷產量。

頭刀薄荷測產完畢對所有薄荷田進行統一收割，便于第二茬薄荷的生長。收獲的薄荷用于生產有機肥。第二刀薄荷生長速率相比頭刀薄荷緩慢，并且各組之間差異較大。2019年11月15—16日對二刀薄荷進行農藝性狀調查及測產。

薄荷油含量測定：每處理每重復各取1.2 kg薄荷地上鮮株，混合成為一個樣品(3.6 kg)，送至東營市食品藥品檢驗研究院進行薄荷油測定。

1.4 數據處理與分析

利用Microsoft Excel 2003對數據進行整理，利用SPSS軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 持續施用有機肥對頭刀薄荷株高的影響

由表1看出，施用有機肥及化肥處理的頭刀薄荷株高不同月份的生長量均高于對照。其中4月份，6、8、10 t有機肥處理和化肥處理株高較高，但不同施肥處理與對照差異均未達顯著水平；5月份10 t處理株高增長量最大，相比4月增長28.8 cm，但與8 t處理及化肥處理差異不顯著；6月份10 t處理株高最高，顯著高于其他處理，其次為6、8 t處理及化肥處理，后三者差異不顯著，但顯著高于其他處理。因此收獲前有機肥10 t處理對薄荷株高增長效果最明顯，6 t處理次之，其平均株高與化肥處理相近。

表1 不同處理頭刀薄荷株高

2.2 持續施用有機肥對頭刀薄荷莖圍的影響

由表2看出，中草藥專用肥處理后，薄荷平均莖圍增加與有機肥施用量無明顯關聯。對照由于后續缺少肥料供給，薄荷莖圍呈逐月縮小的趨勢， 5月份有機肥處理莖圍變化均不明顯，部分呈現下降趨勢，化肥處理薄荷莖圍優勢明顯，達到1.83 cm，8 t處理次之，為1.46 cm。進入6月，化肥處理組與5月相比無明顯增加，各有機肥處理植株莖圍提升明顯， 8、6、10 t處理莖圍增加明顯，平均莖圍略低于化肥處理，但差異不顯著。

表2 不同處理頭刀薄荷莖圍

2.3 持續施用有機肥對頭刀薄荷葉面積的影響

據文獻[20]報道，薄荷從上至下第5片剛成熟葉，其面積受植物營養和生長環境影響較大，合適的生長條件可以促進葉面積增大，但是環境因素如病蟲害等對葉面積也有較大影響。因此選用從上至下第5片葉進行葉面積測量。由表3可知，在4、5月間，不同處理葉面積波動較大，僅CK葉面積變化趨勢平穩。有機肥和化肥處理葉面積均大于CK，4月8 t處理平均葉面積較大；5月化肥處理葉片生長迅速，葉面積最大；6月6 t處理葉面積最大，為21.25 cm2。

表3 不同處理頭刀薄荷葉面積

2.4 持續施用有機肥對頭刀薄荷鮮、干重的影響

由表4可知，與CK相比施用中草藥專用有機肥和化肥，都能有效提高薄荷單株地上部鮮重，且隨有機肥用量的增加頭刀薄荷單株鮮重增加。4月，施肥處理的單株鮮重均高于對照，但無顯著差異；5月至6月間，化肥處理鮮重增加明顯，采收前，單株鮮重達24.83 g，顯著高于其他處理，這可能與化肥肥效釋放較快有關。有機肥各處理，在4—5月鮮重積累不明顯；但是6、8 t和10 t處理植株鮮重6月比5月增長顯著，平均單株鮮重分別增加7.8、7.5 g和12.4 g，10 t處理單株鮮重最高，為17.83 g。

表4 不同處理頭刀薄荷單株鮮重

由表5看出，薄荷單株地上部干重與鮮重結果大體一致。CK由于缺乏肥料供給，干物質積累量較少；化肥處理明顯提高薄荷單株干物質積累量，4—6月間每月干物質增加量也顯著高于其他處理；有機肥處理，4—5月8 t處理薄荷干重增加量最高，僅次于化肥，5—6月10 t處理干重增加量最大。4—6月化肥處理單株干重均最高，分別為0.51、1.92 g和4.60 g。不同有機肥處理表現為4月6 t有機肥處理平均干重最高，為0.46 g，5月8 t處理最高,為1.49 g，6月則是10 t處理最高,為2.72 g。

表5 不同處理頭刀薄荷單株干重

由表6看出，施用中草藥專用有機肥可以顯著提升薄荷地上部生物量，各處理鮮重由高到低為6 t、化肥、10 t、4 t、8 t、2 t、1 t、CK。這表明高量有機肥處理對于薄荷鮮重并未有更高的提升效果。有機肥處理中鮮重最高為6 t處理，666.7m2達3 572.4 kg，比CK高5.6倍；化肥處理薄荷生物量也較高，666.7m2達3 037.1 kg，比CK高4.6倍(植株照片見圖1)。

各處理薄荷干重由高到低排序為6 t、化肥、10 t、4 t、2 t、8 t、1 t、CK。 6 t處理最高，666.7m2達到608.4 kg，比CK高4.8倍；其次是化肥處理，666.7m2干重為521.4 kg；10 t處理位列第三，為466.2 kg。有機肥處理組中干重最低為1 t處理，666.7m2為304.4 kg，比CK高1.9倍。

表6 不同處理頭刀薄荷干鮮生物量

注：從左向右依次為化肥、10t、8t、6t、4t、2t、1t、CK處理。

2.5 頭刀薄荷薄荷油含量檢測

薄荷中主要藥用成分為薄荷油，其含量與質量一定程度上反映薄荷的品質。由表7可知，化肥處理薄荷油含量最高，為6.91 mL/kg,專用有機肥處理中2 t和10 t處理薄荷油含量低于CK；8 t處理稍高于CK，1 t、4 t、6 t處理薄荷油含量較高，其中6 t含量最高，僅次于化肥處理，為6.48 mL/kg。

表7 頭刀薄荷鮮品薄荷油含量(mL/kg)

2.6 持續施用有機肥對二刀薄荷農藝性狀的影響

由表8可知，有機肥各處理二刀薄荷株高均高于CK。除10 t處理外，株高隨有機肥施用量增加而增加，其中8 t處理最高，平均為41.39 cm，6 t處理次之，為39.09 cm。10 t處理和化肥處理與頭刀薄荷相比株高下降明顯，特別是化肥處理與CK持平。這表明施用化肥可以顯著提升鹽堿地頭刀薄荷產量，但是后續肥力不足；有機肥肥力緩慢釋放，可以很好滿足鹽堿地薄荷整個生長周期的需求。

各處理莖圍均無顯著性差異，其中2 t和8 t處理莖圍較粗，對照和化肥處理莖圍較細。有機肥10 t處理葉面積最大，為12.0 cm2，2 t處理葉面積最小，僅為5.8 cm2。

施肥處理單株鮮重均高于對照，1～8 t處理單株鮮重逐漸上升，10 t處理鮮重下降，化肥處理與對照相近。8 t、6 t、4 t處理薄荷鮮重分別為3.80、3.79、3.79 g/株。

不同處理組中1～6 t處理薄荷干重逐漸上升，6 t處理薄荷干物質積累最高，為1.08 g/株，顯著高于其他處理，8 t與10 t處理薄荷干重下降；化肥處理略高于對照；由于肥料缺乏，對照單株干重最低，僅為0.35 g/株。綜上分析表明，有機肥6 t處理的頭刀和二刀薄荷地上部生物量均表現較好。

表8 不同處理二刀薄荷農藝性狀及鮮干重

3 討論與結論

本試驗結果表明，化肥處理可以有效促進鹽堿地頭刀薄荷的含油量和平均干鮮重，但后續肥力不足，二刀薄荷生物量顯著低于有機肥處理，并不適合鹽堿地中草藥種植體系。中草藥對鹽堿地礦質元素的利用需要有機質[17]，鹽堿地連續施加有機肥可以改善土壤理化性質，促進作物增產增收[21, 22]。本試驗中，中草藥專用有機肥可以有效促進薄荷各項生理指標的增長，和化肥相比，優勢體現在株高、葉面積和莖圍等方面，特別是對于二刀薄荷。

株高、莖圍的增加都能提升植物生物量積累，頭刀薄荷前中期莖圍的增加對于后期植株生物量的積累有顯著影響[23]。本研究表明，化肥處理在生長中期能顯著提升薄荷莖圍，這對于薄荷鮮重的提升起到關鍵作用，這也為后續中草藥施用有機肥提供了新的參考，可以配合施用植物調節劑，前期促進植株矮壯，或者根據土壤鹽成分，聯合施用有機肥和少量化肥，進而增加后續植物干物質的積累，提升產量。

本試驗結果表明，施化肥和有機肥都可以提升鹽堿地頭刀薄荷產量，當666.7m2施用專用有機肥6 t時，薄荷干重和鮮重均顯著高于化肥處理，超過6 t施用量對產量影響不大。其原因可能是有機肥中含有各種植物生長必需的元素和物質，在合適的范圍內才對薄荷的生長有提升作用，濃度過大加之鹽堿地中其他鹽分的影響，后續提升作用反而會下降，從而影響整體施肥效果。

綜合分析二刀薄荷的農藝性狀及鮮干重，有機肥處理顯著優于化肥處理及對照，其中有機肥6 t和8 t處理各項指標值較好，表明鹽堿地薄荷施用化肥后續肥力明顯不足。雖然頭刀薄荷中前期有機肥的促生效果沒有化肥顯著，但二刀薄荷有機肥處理均優于化肥處理，表明在鹽堿地持續施加有機肥，可明顯提升頭刀薄荷和二刀薄荷的農藝性狀和生物量，在本試驗條件下666.7m2持續使用6 t處理的中草藥專用有機肥效果最佳。